C语言中链表经典面试题目——复制带随机指针的链表

news2025/1/24 17:55:42

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复制带随机指针的链表

难度：中等

描述：

给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

构造这个链表的深拷贝。深拷贝应该正好由 n 个全新节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点。

例如：

如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：

val：一个表示 Node.val 的整数。
random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。

你的代码只接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

示例 1：
输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
示例 2：
输入：head = [[1,1],[2,1]]
输出：[[1,1],[2,1]]
示例 3：
输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]
提示：

0 <= n <= 1000
-104 <= Node.val <= 104
Node.random 为 null 或指向链表中的节点。

解题思路：

1.复制链表并把复制的链表有规则的链接在原链表上，这里的复制仅复制了原链表的val值。
//cur=head
    while(cur)
    {
        struct Node* copy=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));//创建节点复制原链表的节点中val值
        copy->val=cur->val;
        copy->next=cur->next;
        cur->next=copy;
        cur=copy->next;
    }
2.原链表节点的random和复制链表的节点random建立了关系，这样就可以方便复制random值了。因为原链表节点的random指向的下一个位置就是复制链表random指向的位置。
    cur=head;
    struct Node* copy=cur->next;
    while(cur)
    {
        copy=cur->next;
        if(cur->random==NULL)//这里需要特殊考虑一下，如果原链表的random指向的是NULL，则需要将复制链表的random指向NULL
        {
            copy->random=NULL;
        }
        else
        {
            copy->random=cur->random->next;
        }
        cur=copy->next;
    }
3.解链表，将原链表和复制链表分开，然后返回复制链表头节点的位置
    cur=head->next;
    struct Node* phead=cur;
    struct Node* prev=head;
    while(cur)
    {
        prev->next=cur->next;
        prev=cur;
        cur=cur->next;
    }
    return phead;
源码：
struct Node* copyRandomList(struct Node* head) 
{
    if(head==NULL)
    {
        return NULL;
    }
    struct Node* cur=head;
    while(cur)
    {
        struct Node* copy=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        copy->val=cur->val;
        copy->next=cur->next;
        cur->next=copy;
        cur=copy->next;
    }
    cur=head;
    struct Node* copy=cur->next;
    while(cur)
    {
        copy=cur->next;
        if(cur->random==NULL)
        {
            copy->random=NULL;
        }
        else
        {
            copy->random=cur->random->next;
        }
        cur=copy->next;
    }
    cur=head->next;
    struct Node* phead=cur;
    struct Node* prev=head;
    while(cur)
    {
        prev->next=cur->next;
        prev=cur;
        cur=cur->next;
    }
    return phead;
}